高中化学第四章非金属及其化合物43硫和氮的氧化物2课时学案3新人教版必修1.docx
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高中化学第四章非金属及其化合物43硫和氮的氧化物2课时学案3新人教版必修1
第1课时 二氧化硫和三氧化硫
1.了解硫在自然界的存在形态。
了解硫的性质和用途。
2.掌握SO2的化学性质及检验方法。
学会设计实验验证SO2的还原性及漂白性。
细读教材记主干
1.标出下列物质中硫元素的化合价,并由此分析判断它们的氧化性或还原性:
(1)
既有氧化性又有还原性;
(2)H2
具有还原性;
(3)
O2既有氧化性又有还原性;
(4)H2
O4具有氧化性。
2.硫以游离态和化合态两种形式存在于自然界中。
硫与氧气反应的方程式为S+O2
SO2。
3.SO2是酸性氧化物,可与水、碱、碱性氧化物反应
(1)与H2O的反应:
SO2+H2O
H2SO3;
(2)与NaOH的反应:
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O;
(3)与CaO的反应:
SO2+CaO===CaSO3。
4.SO2具有还原性,可被O2、氯水、溴水、酸性KMnO4溶液等氧化剂氧化。
5.SO2具有漂白性,可与某些有色物质(品红、草帽辫等)化合生成无色不稳定的化合物,受热后又恢复原色。
6.SO3是一种酸性氧化物,可与水、碱性氧化物、碱反应。
[新知探究]
1.硫在自然界中的存在形态有游离态,存在于火山喷口附近或地壳岩层里;有化合态,主要是硫化物和硫酸盐。
2.硫俗称硫黄,颜色状态是黄色晶体,溶解性是不溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
3.硫是较活泼的非金属元素,能与许多金属、非金属发生反应。
请分别写出硫与①Fe、②Cu、③H2、④O2反应的化学方程式,并指明各反应的氧化剂和还原剂。
①Fe+S
FeS S是氧化剂,Fe是还原剂;
②2Cu+S
Cu2S S是氧化剂,Cu是还原剂;
③H2+S
H2S S是氧化剂,H2是还原剂;
④S+O2
SO2 S是还原剂,O2是氧化剂。
[对点演练]
1.关于硫的叙述正确的是( )
A.硫的非金属性较强,所以只以化合态存在于自然界中
B.分离黑火药中的硝酸钾、木炭、硫黄要用到二硫化碳、水及过滤操作
C.硫与金属或非金属反应时均作氧化剂
D.硫的氧化性比氯气强
解析:
选B 元素在自然界中存在形式虽然与化学活泼性有关,但不能把非金属性强弱作为判断依据。
如O、N、S非金属性较强,但自然界中有游离的O2、N2、S。
黑火药成分中的硫黄溶于CS2后过滤,将滤液蒸发得到晶体硫,滤渣再加水溶解过滤,滤渣为炭粉,蒸发滤液,浓缩结晶得到硝酸钾。
S单质显0价,属中间价态,遇到金属、H2时作氧化剂,遇到O2、F2等强氧化性非金属时作还原剂。
硫与变价金属反应生成低价态的金属硫化物,而氯气却生成高价态的金属氯化物,氯气氧化性比硫强。
[新知探究]
1.二氧化硫
(1)物理性质:
颜色
气味
毒性
溶解性
密度
无色
刺激性
有毒
易溶于水
比空气大
(2)化学性质
①SO2与水的反应
实验探究
实验操作
实验现象
结论
试管中的液面
上升
SO2易溶于水
溶液颜色变红
水溶液显酸性
SO2溶于水生成H2SO3而显酸性。
亚硫酸不稳定,容易分解成水和二氧化硫,因此该反应是一个可逆反应,用“
”表示,化学方程式为SO2+H2O
H2SO3。
②SO2与碱(NaOH、CaOH)2的反应
SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O;
SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O。
③SO2的还原性和氧化性
SO2中硫元素的化合价为+4价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,通常表现为还原性。
与氯水反应的化学方程式是SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,
与氧气反应的化学方程式是2SO2+O2
2SO3。
在反应2H2S+SO2===3S↓+2H2O中SO2是氧化剂。
④SO2的漂白性
实验探究
实验操作
现象
结论
品红溶液的颜色为红色,将品红溶液滴加到SO2的水溶液中,震荡后溶液红色褪去,加热后溶液恢复红色。
SO2具有漂白性,但生成的化合物不稳定。
2.三氧化硫
(1)SO3中硫元素的化合价为+6价,处于最高价态,只有氧化性。
(2)SO3具有酸性氧化物的通性,完成下列方程式:
①能溶于水形成硫酸:
SO3+H2O===H2SO4;
②能与碱反应:
SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O;
③能与碱性氧化物反应:
SO3+CaO===CaSO4。
[问题讨论]
1.结合CO2、SO2的性质,讨论酸性氧化物有哪些共性?
提示:
与水反应生成对应的酸;与碱反应生成盐和水;与碱性氧化物反应生成盐。
2.SO2能使紫色的酸性KMnO4溶液褪色,SO2还可以使含有酚酞的NaOH溶液褪色,都体现了SO2的漂白性,这种说法是否正确?
为什么?
提示:
SO2能使紫色的酸性KMnO4溶液褪色,并不是SO2的漂白性所起的作用,是它们之间发生氧化还原反应,体现了SO2的强还原性;使含有酚酞的NaOH溶液褪色也不是SO2的漂白性,而是SO2的酸性氧化物的性质。
3.如何鉴别SO2和CO2两种气体?
提示:
(1)根据SO2具有刺激性气味鉴别。
(2)根据SO2能使品红溶液褪色鉴别。
(3)根据SO2能使酸性KMnO4溶液或溴水褪色鉴别。
[名师点拨]
1.漂白剂的分类
(1)Cl2、Ca(ClO)2、H2O2、Na2O2、O3等——氧化型
原理:
漂白剂本身是氧化剂,利用其氧化性氧化有色物质,使之失去原有的颜色。
加热时不能恢复原有的颜色。
(2)SO2——化合型
原理:
漂白剂与有色物质化合生成新的无色物质,使之失去原来的颜色。
加热时能恢复原来的颜色。
(3)活性炭、胶体——吸附型
原理:
有些固体物质疏松、多孔,具有较大的表面积,可以吸附有色物质使之失去原来的颜色。
部分吸附剂可以重复使用。
2.SO2和CO2的性质
SO2
CO2
物
理
性
质
色、味
无色、刺激性气味
无色、无味
毒性
有毒
无毒
溶解
性
易溶(1∶40)
可溶(1∶1)
化
学
性
质
与水
反应
H2O+SO2
H2SO3
H2O+CO3
H2CO3
与碱
反应
SO2+OH-(少量)
===HSO
,
SO2+2OH-(足量)
===SO
+H2O
CO2+OH-(少量)
===HCO
,
CO2+2OH-(足量)
===CO
+H2O
氧化
性
SO2+2H2S===3S↓
+2H2O
CO2+C
2CO
还原
性
2SO2+O2
2SO3,也能被酸性KMnO4、氯气、溴水等氧化
无还原性
漂白性
有,但不稳定
无
[对点演练]
2.下列说法正确的是( )
A.因为SO2具有漂白性,所以它能使品红溶液、溴水、酸性KMnO4溶液、石蕊溶液褪色
B.能使品红溶液褪色的不一定是SO2
C.SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同
D.盐酸能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,所以盐酸也有漂白性
解析:
选B SO2使溴水、KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性,能使品红褪色是漂白性,SO2不能使指示剂褪色,A选项错误;能使品红褪色的物质很多,不仅仅是SO2,B选项正确;SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2的漂白原理不相同,C选项错误;溶液褪色的原理是盐酸中和NaOH,溶液碱性变弱,并不是盐酸的漂白性,D选项错误。
3.除去CO2中混有的少量SO2气体,可选用试剂( )
A.澄清石灰水B.品红溶液
C.溴水D.饱和NaHCO3溶液
解析:
选D 由于CO2和SO2都是酸性气体,在除去SO2时,不可损失CO2,若能生成CO2,效果更佳。
澄清石灰水既能与SO2反应,也能与CO2反应;品红虽能与SO2反应,但吸收不完全,溴水也可与SO2反应,但易挥发出溴蒸气;NaHCO3饱和溶液既能吸收SO2,又能产生CO2,且饱和NaHCO3溶液中的HCO
对CO2的溶解起到抑制作用,相关反应为SO2+2NaHCO3===Na2SO3+2CO2+H2O。
1.下列说法中,不正确的是( )
A.硫是一种淡黄色的能溶于二硫化碳的晶体
B.硫的化合物常存在于火山喷出的气体中
C.硫易燃烧,其燃烧产物是大气污染物之一
D.硫在空气中的燃烧产物是二氧化硫,在纯氧中的燃烧产物是三氧化硫
解析:
选D 硫在空气中和在纯氧中的燃烧产物均为SO2,故D项不正确。
2.下列对SO2和SO3的叙述正确的是( )
A.通常条件下,都是无色气体,都易溶于水
B.都是酸性氧化物,其水溶液都是强酸
C.都可使品红溶液褪色,加热时红色又能再现
D.都能跟碱溶液反应
解析:
选D 通常条件下SO2是无色气体,SO3为无色晶体,A项错;SO2溶于水生成的H2SO3是弱酸,B项错;SO3不具有漂白性,C项错;SO2、SO3均为酸性氧化物,均能与碱反应生成盐和水,D项正确。
3.下列物质均有漂白作用,但其中一种的漂白原理与其他三种不同,它是( )
A.HClO B.SO2
C.O3D.Na2O2
解析:
选B 漂白作用机理主要包括:
强氧化漂白(如O3、Na2O2、HClO等)和化合性漂白(如SO2)以及吸附性物理漂白(如活性炭)。
4.向FeCl3和BaCl2的酸性混合溶液中,通入SO2气体,有白色沉淀生成,此沉淀是( )
A.BaSO4B.FeS
C.BaSO3D.S
解析:
选A FeCl3有较强的氧化性,在溶液中会将SO2氧化为H2SO4发生如下反应:
2FeCl3+SO2+2H2O===2FeCl2+2HCl+H2SO4,所以会产生不溶于酸的白色沉淀BaSO4。
5.下列溶液:
①石灰水,②H2S溶液,③KMnO4溶液,④氯水,⑤品红溶液。
能够区别SO2和CO2气体的是( )
A.①②③B.②③④
C.②③④⑤D.全部
解析:
选C SO2和CO2都属于酸性氧化物,它们都能与石灰水反应生成不溶性盐,也就是都会产生沉淀,所以不能利用这一性质来区别SO2和CO2。
SO2具有氧化性,能将H2S氧化生成单质硫(有黄色沉淀生成);SO2也具有还原性,能被KMnO4溶液和氯水氧化(溶液褪色);SO2还具有漂白性,能使品红溶液褪色,而CO2没有这些性质。
所以可以用②③④⑤来区别SO2和CO2。
6.如图所示的是实验室制取SO2并验证SO2某些性质的装置图。
试回答:
(1)⑥中发生反应的化学方程式为_______________________。
(2)①中的实验现象为____________,此实验证明SO2是______氧化物。
(3)②中的品红溶液__________,证明SO2有______性。
(4)③中的实验现象是____________________,证明SO2有______性。
(5)④中的实验现象是________,证明SO2有______性。
(6)⑤的作用是________________________,反应的化学方程式为______________。
解析:
根据SO2的化学性质及实验室制备SO2的反应原理回答问题。
答案:
(1)Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)石蕊试液变红 酸性
(3)褪色 漂白
(4)出现黄色浑浊 氧化
(5)褪色 还原
(6)吸收多余的SO2,防止污染空气 SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
课时达标训练(二十四)
一、选择题
1.下列物质中的硫元素只有还原性的是( )
A.H2SB.S
C.H2SO4D.SO2
解析:
选A 硫元素只有还原性必须处于最低价态,S有-2、0、+4、+6价,标出化合价就可以得出答案。
2.下列物质能使品红溶液褪色,且褪色原理基本相同的是( )
①活性炭 ②氯水 ③二氧化硫 ④臭氧 ⑤过氧化钠 ⑥双氧水
A.①②④⑥B.①②③⑤
C.②④⑤⑥D.③④⑤⑥
解析:
选C ①为吸附型,③为化合型,②④⑤⑥为氧化性。
3.(2016·信阳高一检测)已知三氧化硫熔点为16.8℃,沸点为44.8℃。
下列有关三氧化硫的说法中,正确的是( )
A.标准状况下SO3为固体
B.标准状况下,1molSO3的体积约为22.4L
C.三氧化硫与氧化钙反应生成亚硫酸钙
D.SO2遇空气即生成SO3
解析:
选A 标准状况下SO3为固体;三氧化硫与氧化钙反应生成硫酸钙;SO2与O2反应生成SO3,需要有催化剂并且加热条件下进行。
4.SO2通入下列溶液中,溶液褪色或变浅,能说明SO2具有漂白作用的是( )
①酸性KMnO4溶液 ②溴水 ③碘水 ④氯水
⑤Fe3+(溶液)
A.①⑤B.②③④
C.全部D.都不是
解析:
选D SO2的漂白作用是SO2与有色物质发生化合反应,不是氧化还原反应,被SO2漂白的物质受热后能恢复为原来的颜色。
SO2能使酸性KMnO4溶液褪色,是由于KMnO4将SO2氧化为H2SO4,本身被还原为无色的Mn2+;SO2能使卤素单质的水溶液褪色,是由于发生反应SO2+X2+2H2O===H2SO4+2HX;同样,SO2也能使Fe3+被还原。
以上反应后的溶液受热后都不能恢复为原来的颜色,故都不能说明SO2具有漂白作用。
5.下列化合物不能用相应元素的单质直接化合而成的是( )
①CuS ②FeS ③Al2S3 ④Fe2S3 ⑤Cu2S ⑥FeCl2
A.②⑤⑥B.①④⑥
C.③④⑤D.③④⑥
解析:
选B 硫的氧化性不是很强,与变价金属反应时生成低价态的金属硫化物,所以金属Fe和Cu在加热条件下与硫单质反应时,只能生成FeS和Cu2S,而不是Fe2S3和CuS。
Fe与氧化性强的Cl2反应生成FeCl3,而不是FeCl2。
6.(2016·烟台高一检测)下列反应的离子方程式不正确的是( )
A.向澄清的石灰水中通入少量SO2气体:
Ca2++2OH-+SO2===CaSO3↓+H2O
B.过量SO2气体通入氢氧化钠溶液中:
SO2+OH-===HSO
C.SO2气体通入溴水中:
SO2+Br2+H2O===2H++2Br-+SO
D.氢硫酸中通入氯气:
H2S+Cl2===S↓+2Cl-+2H+
解析:
选C 向澄清的石灰水中通入SO2气体,反应的化学方程式是SO2(少量)+Ca(OH)2===CaSO3↓+H2O,对应的离子方程式是Ca2++2OH-+SO2===CaSO3↓+H2O,A正确;过量SO2气体通入氢氧化钠溶液中,反应的化学方程式是SO2+NaOH===NaHSO3,对应的离子方程式是SO2+OH-===HSO
,B正确;SO2气体通入溴水中,反应的化学方程式是SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4,对应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+SO
,C不正确;氢硫酸中通入氯气,反应的化学方程式是H2S+Cl2===S↓+2HCl,对应的离子方程式是H2S+Cl2===S↓+2H++2Cl-,D正确。
7.下列实验最终能看到白色沉淀的是( )
A.CO2或SO2通入CaCl2溶液中
B.过量CO2通入澄清石灰水
C.过量SO2通入Ba(OH)2溶液中
D.过量CO2通入Na2SiO3溶液中
解析:
选D SO2、CO2与CaCl2溶液不反应;过量的CO2与澄清石灰水反应生成Ca(HCO3)2,最终没有沉淀;过量的SO2与Ba(OH)2溶液反应生成Ba(HSO3)2,最终也没有沉淀;过量CO2通入Na2SiO3溶液中产生硅酸沉淀。
8.某冶炼厂利用炼铜产生的SO2生产硫酸,变废为宝,化害为利。
其原理是( )
A.利用了SO2的水溶性,将SO2直接通入水中
B.利用了SO2的氧化性,将SO2直接通入水中
C.利用了SO2的氧化性,使其与O2反应而转化为SO3,再与水反应
D.利用了SO2的还原性,使其与O2反应而转化成SO3,再与水反应
解析:
选D 利用SO2生产硫酸发生的反应为:
2SO2+O2
2SO3(被氧气氧化,体现还原性),SO3+H2O===H2SO4。
9.在SO2+2H2S===3S↓+2H2O中氧化产物和还原产物质量之比为( )
A.2∶3B.2∶1
C.1∶2D.3∶2
解析:
选B 分析此氧化还原反应:
失去2×2e-,被氧化得到4e-,被还原↓+2H2O可知氧化产物与还原产物均为S,氧化产物与还原产物之比为2∶1。
10.(2016·昆明高一检测)为除去CO2中混有的SO2和O2,下列试剂使用顺序正确的是( )
①饱和的Na2CO3溶液 ②饱和的NaHCO3溶液
③浓硫酸 ④灼热的铜网 ⑤碱石灰
A.①③④B.②③④
C.②④③D.③④⑤
解析:
选B 先通过饱和碳酸氢钠溶液,二氧化硫与其反应生成二氧化碳而除去,再用浓硫酸干燥,最后用铜除去氧气。
而①和⑤会与二氧化碳反应,所以B正确。
11.[双选](2016·上海高一检测)把两种物质混合加入水中,可反应产生能使澄清的石灰水变浑浊的气体,这两种物质可能是( )
A.NaHCO3和Na2O2B.铝粉和NaOH
C.Na2SO3和SO3D.Na2CO3和SO2
解析:
选C、D 能使澄清的石灰水变浑浊的气体可能是二氧化碳,也可能是二氧化硫,A项NaHCO3和Na2O2混合后加入水中会有O2产生,其不能使澄清石灰水变浑浊;B项铝粉和NaOH混合加入水中会产生H2,其也不能使澄清石灰水变浑浊;则C项SO3与水反应生成硫酸,硫酸与亚硫酸钠反应产生二氧化硫,D项SO2与水反应生成亚硫酸,则亚硫酸与碳酸钠反应产生二氧化碳,故C、D正确。
12.如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。
现用60%硫酸溶液和亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体,实验现象很明显,且不易污染空气。
下列说法中错误的是( )
A.紫色石蕊溶液变蓝色
B.品红溶液褪色
C.溴水橙色褪去
D.含酚酞的NaOH溶液红色变浅
解析:
选A SO2的水溶液显酸性,能使紫色石蕊溶液变红,A错误;SO2有漂白性,能使品红溶液褪色,B正确;SO2有强还原性,与溴水发生反应:
Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,使溴水褪色,C正确;SO2能与NaOH溶液反应生成Na2SO3,使红色变浅或褪色,D正确。
二、非选择题
13.溶液中可能有下列阴离子中的一种或几种:
SO
、SO
、S2-、CO
、Cl-。
(1)当溶液中有大量H+存在时,则不可能有______存在。
(2)当溶液中有大量Ba2+存在时,则不可能有________存在。
(3)当溶液中有______和______等阳离子存在时,上述所有阴离子都不可能存在。
(4)当向溶液中通入足量的Cl2时,______________离子在溶液中不可能存在。
解析:
离子通常因发生化学反应而不能大量共存。
(1)当H+存在时,可与H+反应的SO
、S2-、CO
离子就不可能存在。
(2)当有Ba2+存在时,可与Ba2+反应的SO
、SO
、CO
就不可能存在。
(3)选择的阳离子一般是易与阴离子结合生成沉淀的离子,所以本题选Ag+、Ba2+(或Ca2+)。
(4)当通入氯气时,与氯气直接发生氧化还原反应的离子SO
、S2-不能存在;同时,Cl2与水反应会产生HCl和HClO,可与其中的HCl反应的CO
就不可能存在。
答案:
(1)SO
、S2-、CO
(2)SO
、SO
、CO
(3)Ag+ Ba2+(或Ca2+)
(4)SO
、S2-、CO
14.已知X、Y为有刺激性气味的气体,有以下转化关系,部分产物未标出。
试回答:
(1)写出下列物质的化学式:
X______、Y______、A______、B______、C______。
(2)反应①的化学方程式为______________________,
Y与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_________________。
解析:
A与HNO3酸化的AgNO3反应产生白色沉淀。
A中含Cl-,B与盐酸酸化的BaCl2反应,产生白色沉淀,B中含SO
,又根据X、Y均为有刺激性气味的气体,且X能与Fe反应,则X为Cl2,Y为SO2,二者发生化学反应Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4,故A为HCl,B为H2SO4,C为FeCl3。
答案:
(1)Cl2 SO2 HCl H2SO4 FeCl3
(2)Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4 SO2+2OH-===SO
+H2O
15.某化学学习小组为探究SO2的性质进行了如下实验:
向BaCl2溶液中通入SO2气体,无明显现象,将溶有SO2的BaCl2溶液分成两等份。
其中一份加入NaOH溶液,出现白色沉淀A;另一份通入少量Cl2,产生白色沉淀B。
试回答下列问题:
(1)若不考虑SO2与水的反应向BaCl2溶液中通入SO2无明显现象,“无明显现象”可能是“不反应”,也可能是“反应但无现象”。
此处应为________。
原因是__________。
(2)沉淀A的化学式为______,该沉淀能否溶于稀盐酸?
______。
(3)写出生成沉淀B的离子方程式:
_______________________。
(4)生成2.33g沉淀B,需消耗标准状况下的Cl2______mL。
解析:
加入NaOH溶液发生的反应为:
Ba2++SO2+2OH-===BaSO3↓+H2O①通入Cl2发生的反应为:
Ba2++SO2+Cl2+2H2O===BaSO4↓+2Cl-+4H+②
由化学方程式②:
BaSO4↓ ~ Cl2
233g 22400mL
2.33g V(Cl2)
解得V(Cl2)=224mL。
答案:
(1)不反应 弱酸不能制强酸
(2)BaSO3 能 (3)Ba2++SO2+Cl2+2H2O===BaSO4↓+2Cl-+4H+ (4)224
[能力提升]
16.某化学兴趣小组为了探究常温下非金属氧化物形成的某未知气体的成分。
该小组成员将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现浑浊又变澄清,由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想]
猜想1:
该气体为CO2
猜想2:
该气体为SO2
猜想3:
_________________________
为了验证猜想,该小组设计实验加以探究:
[实验探究]
该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入,则:
(1)B中应该装下列______试剂(填编号)。
A.NaCl溶液B.酸性KMnO4溶液
C.盐酸D.澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是:
_______________________。
(3)D中澄清石灰水的作用是:
_____________________。
通过该实验,该小组同学观察到以下三个实验现象:
①A中品红溶液褪色 ②C中品红溶液不褪色
③D中澄清石灰水变浑浊
[得出结论]
(4)由上述现象该小组同学确认该气体的成分:
________________________________________________________________________。
解析:
回忆学过的能使澄清石灰水先变浑浊又变澄清的气体只有CO2和SO2,所以提出的猜想是:
①气体为CO2;②气体为SO2;③气体为CO2和
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